Prof. Dr. Marco Gersabeck wird ab Juli 2024 eine Arbeitsgruppe am Physikalischen Institut der Universität Freiburg leiten, die am renommierten LHCb-Experiment beteiligt ist. Nach vielen Jahren an der Universität Manchester bringt Gersabeck wertvolle Erfahrungen mit, die er in die Forschung über Materie-Antimaterie-Asymmetrien und seltene Teilchenzerfälle einfließen lassen wird. Die LHCb-Kollaboration wird zusammen mit anderen Teilchenphysikexperimenten, einschließlich ALICE, ATLAS und CMS, mit dem renommierten Breakthrough-Preis ausgezeichnet. Diese Ehrung würdigt die detaillierte Vermessung der Eigenschaften des Higgs-Bosons und deren Bestätigung des Mechanismus zur Generierung der Massen elementarer Teilchen.
Die Auszeichnung erkennt auch die Entdeckung neuer, stark wechselwirkender Teilchen an und würdigt die Forschungen zu fundamentalen Teilchen und Kräften unter extremen Bedingungen. Diese Aspekte sind zentral für das LHCb-Experiment, das Prozesse im Zusammenhang mit der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie untersucht und somit eine entscheidende Rolle für unser Verständnis der Grundlagen der Physik spielt.
Neueste Entdeckungen am LHCb
Aktuelle Analysen des LHCb-Experiments am CERN haben eine fundamentale Asymmetrie in Baryonen entdeckt, die kürzlich auf der jährlichen Rencontres de Moriond Konferenz in La Thuile, Italien, angekündigt wurde. Diese Studien zeigen Unterschiede im Verhalten zwischen Materie und Antimaterie auf, insbesondere bei Baryonen wie Protonen und Neutronen. Die Entdeckung ist ein entscheidender Fortschritt im Verständnis, warum nach dem Urknall Materie über Antimaterie dominierte.
Die vom LHCb beobachtete CP-Verletzung, die erstmals in den 1960er Jahren bei Mesonen nachgewiesen wurde, wurde nun auch bei Baryonen nachgewiesen, was zuvor nur angedeutet war. Über 80.000 Zerfälle von Baryonen wurden analysiert, um diese Asymmetrie zu erfassen. Besonders der Zerfall des beauty-lambda Baryons (Λb), das aus einem up-Quark, einem down-Quark und einem beauty-Quark besteht, zeigte bemerkenswerte Ergebnisse.
Konsequenzen der neuen Resultate
Die Forschung offenbarte eine Abweichung von 2,45 % vom Nullwert mit einer Unsicherheit von 0,47 %, was sich in 5,2 Standardabweichungen äußert und somit die CP-Verletzung in Baryon-Zerfällen bestätigt. Diese Ergebnisse übertreffen die Vorhersagen des Standardmodells und deuten auf neue Quellen der CP-Verletzung hin, die über die bestehenden theoretischen Rahmen hinausgehen. CERN-Direktor Joachim Mnich gratulierte der LHCb-Kollaboration zu diesem bedeutenden Ergebnis und hebt die Relevanz der Beobachtungen zur Überprüfung des Standardmodells hervor.
Um noch tiefere Einblicke in die materielle Struktur und die dynamischen Prozesse zu gewinnen, zielen zukünftige Collider darauf ab, neue physikalische Phänomene und deren Wechselwirkungen zu erforschen, auch unter Berücksichtigung virtueller Quanten-Loop-Effekte. Historische Errungenschaften in der Teilchenphysik, wie die Hochpräzisionsmessungen des Charm-Quarks und die Vorhersagen der Kobayashi-Maskawa-Theorie zur CP-Verletzung, bestätigen die Notwendigkeit für solche Experimente.
Hochpräzisionsexperimente in der aktuellen und künftigen Teilchenphysik sind somit von entscheidender Bedeutung, um den Energieskalen, die für die Entdeckung neuer physikalischer Phänomene notwendig sind, gerecht zu werden und die bisherigen Theorien auf die Probe zu stellen. Im Kontext von B-Mesonen sind diese Experimente besonders geeignet, um die tiefere Struktur der Materie und mögliche unerforschte physikalische Effekte zu enthüllen.
Die Entwicklungen und Ergebnisse aus den Experimenten am LHC und die zukünftigen Bemühungen in der genaueren Messung und Analyse werden entscheidend sein, um das Rätsel von Materie und Antimaterie weiter zu ergründen und die Grenzen unseres Verständnisses der Physik zu erweitern. Weitere Informationen über die bedeutenden Fortschritte in diesen Bereichen finden Sie unter den folgenden Links: Universität Freiburg, CERN und Max-Planck-Institut für Physik.